煤自燃指标气体及极限参数实验研究

不同自燃倾向性煤的指标气体产生规律实验研究沈云鸽;王德明;朱云飞【摘要】In order to study the variation laws of index gases for the spontaneous combustion of coal with different spontaneous combustion tendency,and improve the accuracy of prediction and forecast on the coal spontaneous combustion in early stage, the variation of oxidation time with temperature for four kinds of coal with different metamorphic degree including the Inner Mongolia lignite,Shendong long flame coal,Henan gas coal and Zaozhuang coking coal were obtained by using the tempera-ture programmed experimental system,as well as the variation laws of concentration of index gases in the process of coal oxi-dation. The results showed that CO and ethylene should be taken as the preferred index gases in the early forecast of coal spontaneous combustion for lignite with the highest spontaneous combustion tendency. The judgment indexes of coal spontane-ous combustion for the long flame coal which is easy to occur spontaneous combustion should take ethylene and the olefin/paraffin ratio as the primary,supplemented by CO. Ethylene and the olefin/paraffin ratio should be taken as the forecast in-dexes of coal spontaneous combustion for the gas coal with the lower spontaneous combustion tendency. CO was the best fore-cast index gas of spontaneous combustion for the coking coal with the lowest spontaneous combustion tendency.%为研究不同自燃倾向性煤的自燃指标气体变化规律,提高对煤早期自燃预测预报的准确度,采用程序升温实验系统,得到内蒙古褐煤、神东长焰煤、河南气煤及枣庄焦煤4种不同变质程度煤的氧化时间随温度的变化关系,以及指标气体浓度在煤氧化过程中的变化规律.结果表明:自燃倾向性最高的褐煤应以CO和乙烯作为煤自燃早期预报的首选指标气体;易自燃的长焰煤应采用乙烯和烯烷比为主、以CO为辅的煤自燃判定指标;自燃倾向性较低的气煤应以乙烯和烯烷比作为煤自燃预报指标;CO 是自燃倾向性最低的焦煤的最佳自燃预报指标气体.【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2018(014)004【总页数】6页(P69-74)【关键词】煤自燃;自燃倾向性;指标气体;预测预报【作者】沈云鸽;王德明;朱云飞【作者单位】煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室中国矿业大学,江苏徐州221116;中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221116;煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室中国矿业大学,江苏徐州221116;中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221116;煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室中国矿业大学,江苏徐州221116;中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】X9360 引言煤自燃是矿井火灾的主体，是煤炭开采，储存和运输过程中的主要灾害之一[1]，可烧毁大量煤炭资源，更威胁着煤矿的安全生产[2]。

煤自然发火规律及指标气体优选研究煤自然发火规律及指标气体优选研究煤自然发火除了受环境温度、煤水分及其它因素影响外，更主要是受氧气、一氧化碳、氮气及水蒸气浓度影响，因此研究不同类型、温度及煤水分的煤自然发火规律与其指标气体优选，对煤炭储量的资源的利用及煤的聚烃分子的结构特征有着重要的意义。

为了研究不同煤样品自然发火规律及指标气体优选，我们建立了一款燃烧的煤样品检测装置，该装置具有温室实验室，火焰检测传感器，气体传感器，氢、碳、氧仪器及水分分析仪，可用来保证实验数据准确可靠。

首先，将不同煤样进行温度和水分预处理，并将其放入到燃烧室中。

在实验前先做煤的发火时间测量，当发热室内火焰温度达到400摄氏度时，即可视为自然发火。

随后使用气体传感器及氢、碳、氧仪器等设备检测燃烧室中的CO、CO2、N2浓度等指标气体，同时使用水分仪测量燃烧前后各样品的紧度水分。

经过上述分析后，形成一系列数据，可以用来得出不同煤样必然发火的规律，以及不同温度、煤水分下煤样优选指标气体的比较和研究结果。

若可以研究出不同煤样、不同温度、不同煤水分下的煤自然发火规律及指标气体优选的规律性，有助于提高煤的质量，防止煤自燃等。

除此以外，该研究还可以为煤炭储量的资源的利用和煤的聚烃分子的结构特征的研究奠定基础，有着重要的实用意义。

基于上述有关煤自然发火规律及指标气体优选研究设想，本文将在此基础上进行实验研究，并按照实验安排，以更为详细的案例记述本实验过程，以针对性地研究出煤自然发火规律及指标气体优选规律，为全面研究煤自然发火提供可行性策略。

本文实验研究釉里，将试料进行温度预处理，把不同煤范围温度下（1100，1200，1300，1400，1500）的试料放入到燃烧室中，并采用试灼法检测煤的发火时间；同时使用气体传感器及氢、碳、氧仪器等设备检测燃烧室中的CO、CO2、N2浓度等指标气体，同时使用水分仪测量燃烧前后各样品的紧度水分，以便观察多个维度的影响，深入分析不同温度下煤的燃烧行为变化规律，优选出自然发火的指标气体及相关的温度等数据。

氧气浓度对煤氧化特性及自燃极限参数影响的实验研究王建利【摘要】为了研究不同氧气浓度情况下,煤的自燃特性和极限参数的变化规律.采用煤自燃程序升温实验对煤样在21％,14％,8％和4％这四种氧气浓度情况下氧化过程进行了测试.得到了煤氧化过程中的耗氧速率和放热强度,并计算得到煤的自燃极限参数.实验结果表明:降低氧气浓度会使煤氧化过程中的耗氧速率和放热强度出现显著的降低.煤的最小浮煤厚度随煤温的升高,呈现先升高后降低的趋势,而上限漏风强度变化趋势正好相反.最小浮煤厚度的最大值和上限漏风强度最小值出现温度与煤样的临界温度相近.降低氧气浓度会显著抑制煤的氧化放热,造成煤的最小浮煤厚度明显增加,下限漏风强度明显降低.【期刊名称】《陕西煤炭》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】6页(P9-13,50)【关键词】煤;自燃特性;极限参数;放热特性【作者】王建利【作者单位】陕西陕煤韩城矿业有限公司通风管理部,陕西韩城715400【正文语种】中文【中图分类】TD752.20 引言煤自燃火灾是威胁我国矿井安全生产的主要灾害之一［1］。

煤自燃火灾不仅会造成严重的经济和财产损失，甚至造成严重的人员伤亡事故［2］。

在矿井生产过程中的煤自燃火灾主要是采空区中遗煤自燃引发的，具有隐蔽性、易复燃和防治难度大等特点［3］。

因此，采空区煤自燃隐患的预防是煤自燃火灾防治的重点［4］。

采空区中遗煤发生自燃是由煤自燃的内在属性和外在条件共同作用的结果［5-6］。

因此，针对采空区遗煤自燃的预防不仅要研究遗煤自燃特性，而且导致煤发生自燃的外在条件也是研究的重点之一［7］。

能导致煤自燃的外部条件的极限值称为煤自燃极限参数，包括:最小浮煤厚度、下限氧浓度、上限漏风强度［8］。

针对这些外在条件，学者研究得出了煤自燃极限参数的计算公式［9］，并研究了不同变质程度［10］、粒度［11］、阻化剂［12］等条件下，煤自燃极限参数的变化规律。

同时学者们基于神经网络、支持向量机等方法研究得出煤自燃极限参数的预测方法，这些研究有力地促进了煤自燃火灾的防治［13］。

清镇煤矿煤炭自燃标志性气体的实验研究宋祥生【摘要】通过对清镇煤矿工作面采空区煤样的氧化热解模拟实验,绘制了各氧化热解气体二氧化碳、氧气、丙烷和一氧化碳等气体浓度随温度的变化曲线,分析找出该矿煤炭自燃的标志性气体指标,为掌握工作面采空区煤炭自燃的规律和制定有效合理的煤炭自燃发火的防治措施提供依据.%According to oxidative pyrolysis simulation experiment of coal sample for Qingzhen coal mine goaf, the curve of gas concentration changing with temperature such as carbon dioxide, oxygen, propane, and carbon monoxide. And find out the index of spontaneous combustion landmark gas, providing reference for mastering the spontaneous combustion law at coal mine goaf and formulating effective and reasonable prevention and control measures of spontaneous combustion.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2012(031)019【总页数】2页(P293-294)【关键词】煤炭自燃;标志性气体;采空区【作者】宋祥生【作者单位】清镇站街矿业有限责任公司,贵阳551400【正文语种】中文【中图分类】F407.210 引言煤炭自燃标志性气体指标的选择一直是专家学者研究和探讨的问题。

大量的气体会在煤热解时产生，而气体生成量与煤温之间的关系也根据不同的煤质有所不同。

影响气体产生的因素有很多种，因此要根据矿井的实际情况并结合实验室研究的方法，找出适合矿井的煤炭自燃发火早期预测预报的标志性气体。

合阳一矿煤自燃特性参数及预报指标实验研究我国煤炭资源丰富，产量和消费量在国内一次消费能源中占主要地位。

我国煤层自燃现象严重，不仅严重制约着矿井的安全生产与高效发展，而且会造成巨大的资源浪费、环境污染、人员伤亡和财产损失。

因此，掌握煤的自燃特性，有助于及时准确获取煤的氧化自燃程度，对煤的自燃预报预测具有重大意义。

本文利用煤程序升温实验分析出表征合阳一矿煤自燃程度的特征温度以及不同粒径对煤自燃的影响；利用煤自然发火实验台模拟合阳一矿煤氧复合过程，分析有机气体出现温度、单一气体浓度、气体浓度比值等多种指标气体浓度随煤温的变化规律，定性分析表征自燃程度的特征温度与气体表征参数的对应关系；分析计算出煤样升温速率、供风量、放热强度、耗氧速率等自燃特性参数，更准确掌握合阳一矿煤自燃特性。

利用关联度分析理论，将煤温变化过程分为四个阶段，计算出了每个阶段各指标气体变化与煤温变化的广义综合关联度；结合不同煤温阶段下指标气体浓度变化规律与各指标气体的广义综合关联度，定性定量相结合，优选出了适合合阳一矿的气体预报指标，每个温度阶段都确定了三个预报指标，准确建立了合阳一矿煤自燃预测预报指标体系，对准确预测预报煤层自燃具有重大意义。

预报煤炭自燃的CO指标气体临界值研究李耀明【摘要】CO has been popularly used as an index gas to predict spontaneous combustion of coal in coal mines. But in some mines CO gas appears in the upper comer of mining face all the time, and sometime CO gas even exceeds the critical value regulated in Mining Safety Regulations. This phenomenon is much more obvious in fully - mechanized longwall and fully - mechanized longwall with top - coal caving. Although many fire control measures are taken, amount of CO gas can be only decreased, but appearance of CO can not be eliminated completely. In order to find the reasons, experiment of coal oxidation at low temperature with different kinds of coal samples was conducted in laboratory. Experiment showed that some kinds of coal samples produce CO under condition of normal temperature oxidation, even amount of CO production is very big, and intensity of CO production decreases with time increase. Determination of rational critical value of CO is the key to right and reliable prediction of spontaneous combustion of coal. By checking content of CO produced in oxidation of different kinds of coal samples under room temperature by using multiple valve gas chromatograph, reasonable critical value of index gas CO is studied, and then CO critical value under different conditions can be determined.%CO气体作为预报煤炭自燃的指标气体在煤矿中已被广泛使用,但有些矿井回采面上隅角始终存在CO气体,甚至超出矿业安全规定的临界指标,特别是在综采或综放工作面这一现象更明显,尽管采取多种防灭火措施,只能使CO气体涌出量减少而不能消除CO的产生,为了解其原因,在实验室做了不同煤种低温氧化实验,通过实验发现有些煤种在常温氧化条件下就会出现CO气体,甚至出现的CO量还很大,且随着煤的氧化时间的延长,产生CO气体强度在降低.为了及时准确、可靠预报煤炭自然发火,合理选择CO指标气体临界值是关键.利用多阀气相色谱仪检测常温条件下不同煤种氧化放出的CO气体量,对合理的CO指标气体的临界值进行了研究,确定不同情况下CO的临界值.【期刊名称】《安徽理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(031)003【总页数】5页(P57-61)【关键词】煤炭自燃;指标气体;临界值【作者】李耀明【作者单位】山西汾西矿业集团有限责任公司,山西介休032000【正文语种】中文【中图分类】TD75煤炭自然发火是矿井安全生产的主要灾害之一，根据标志性气体的分析结果判断煤炭的温度或自燃程度是早期预测、预报煤炭自燃发火的一项重要措施，目前国内外许多矿区广泛应用，在实践过程中，人们提出多种煤炭自燃发火的预测指标，综合起来可分为:单组分指标、多组分指标。

煤层自燃程度识别分级预警温度范围和气体指标临界值分析（文虎）煤层自燃程度识别分级预警温度范围和气体指标临界值分析自燃阶段温度范围℃预警名称等级气体指标和临界值临界阶段<30~40预警初值一级R0={O2>18%?CO>50ppm}?{O2?(15%,18%)?CO>100ppm}?{O2?(12 %,15%)?CO>150ppm}{O2<12%?CO>200ppm}氧化阶段>30~40灰色预警一级R1=R0?{100×ΔCO/O2>0.2~0.3}自热阶段>50~60蓝色预警二级R2=R0?{100×ΔCO/O2>0.4~0.5}临界阶段>70~80黄色预警三级R3=R0?{100×ΔCO/O2>0.6~0.8}热解阶段>90~110橙色预警四级R4=R3?{C2H4>0}裂变阶段>130~160红色预警五级R5=R4?{k=C2H4/C2H6max}燃烧阶段>210~350黑色预警六级R6=R5?{明烟、明火}1444预警名称等级气体指标和临界值采取措施预警初值一级R0={O2>18%?CO>50ppm}?{O2?(15%,18%)?CO>100ppm}?{O2 (12%,15%)?CO>150ppm}?{O2<12%?CO>200ppm}工作面采空区指标性气体正常，一氧化碳上升是由于采空区漏风稀释作用减弱所至，非采空区煤体氧化升温，工作面采取正常推采措施，月推进度不小于90m。

黄色预警一级R1=R0?{100×ΔCO/O2>0.2~0.3}采空区煤体处于低温氧化阶段，工作面采取正常推采措施，月推进度不小于90m。

橙色预警二级R2=R0?{1 00×ΔCO/O2>0.3~0.52}采空区煤体从低温氧化阶段发展至自热阶段，工作面正常推采，月推进度不小于90m，并采取采空区注氮气、上下隅角封堵防灭火措施。

煤矿煤自燃指标气体检测试验研究发布时间：2022-10-26T09:04:25.494Z 来源：《中国科技信息》2022年33卷第6月12期作者：高莉何巍王亚倩[导读] 煤与氧相互作用理论是当前煤自燃机理研究的主导理论高莉何巍王亚倩济宁市质量计量检验检测研究院山东济宁272000摘要：煤与氧相互作用理论是当前煤自燃机理研究的主导理论，在理论和实践上都得到充分证明和推广。

但是，由于地质条件、不同地理区域和煤炭退化等内部和外部因素，天然气产品差异很大，从缓慢氧化到在自然环境中将煤暴露于空气后加速氧化不等。

必须研究煤自燃过程中气体产品的组成、浓度和变化率，判断煤自燃过程或发展趋势，并利用气指数法准确预测煤自燃情况，以指导煤矿灭火工作。

在此基础上，本文讨论了这一问题。

关键词：煤炭自燃；预测；指标气体；试验研究前言中国是一个能源大国，煤炭是能源的主要来源，年生产和消费居世界前列。

但是，中国也是一个煤炭自燃导致严重油井大火的国家，每年经济损失数十亿元。

煤自燃预报技术可以有效减少煤自燃引起的矿井火灾。

预测方法包括指示性气体方法、磁测量方法、温度测量方法、遥感方法等。

说明气体被广泛用作预测煤炭自燃的主要手段，主要问题是预测煤炭自燃时气体的敏感度和准确性。

1 问题提出煤炭自燃早期预测是矿井灭火技术的重要组成部分。

采用先进的探测技术，对处于热状态的煤进行早期探测，以便及时采取有效的技术措施，处理高温点或热源，扑灭初期火灾。

优化预测指标和确定指标值是预测准确性的关键。

国内外学者对此做了大量的研究工作，提出了多种预测方法和指标。

最常用的方法是测量矿井空气成分的变化(氧气浓度下降，伴随着自燃气体浓度上升)。

根据煤热解理论，在煤热解时，与煤热解有关的一些气体(如CO和烃类气体等)会发生变化。

这些热解相关气体的量与热解的发展程度有关。

利用这一理论，可以选择一种或多种煤热解伴生气体作为煤自燃早期预测的指示气体。

因此，可作为煤自燃指标的热解伴生气应具有以下特点:(1)生成量应随热解的发展而定期变化，并与煤的温度有良好的对应关系；(2)具有良好的灵敏度和可测量性，可用于检测其浓度与矿井正常大气条件下煤的温度的关系。

各位同学:由于今年上半年矿井火灾防治的两个实验报告没有交, 现在学校参加教育部评估, 所有同学都必须补上实验报告, 在-9-18( 星期三) 中午之前交上来! 事关教育部评估, 请大家认真仔细撰写实验报告, 出现问题个人负责!实验日期: 第三周星期一为 3月11日, 其它时间大家往后推, 查日期!煤的自燃倾向性鉴定一、实验目的1.1了解ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪的工作原理和基本构造;1.2掌握利用ZRJ—1型煤自燃倾向性测定仪测定煤在常温常压下对流态氧的吸附特性的步骤和方法。

2. 测试原理2.1 仪器工作原理煤自燃倾向性色谱吸氧测定法是基于煤在低温常压下对氧的吸附属于单分子物理吸附状态为理论基础, 按朗格谬尔单分子层吸附方程, 用双气路流动色谱法测定煤吸附流态氧的特性, 以煤在限定条件下, 测定其吸氧量, 以吸氧量值作为煤自燃倾向性分类主指标。

煤的自热首先是开始于吸附空气中的氧气。

当煤中含有一定量的硫份时, 其自热不仪由煤自身吸附空气中的氧而开始的过程, 而且硫化矿物的存在还会吸附空气中的氧气并分解释放热量, 促进煤的自热氧化。

当煤-中不含或含少量硫化物时, 其开始的自热过程主要表现为煤自身吸附空气中的氧气的升温氧化过程。

煤的后随的氧化过程正是开始于吸附氧以后的表面反应, 煤最初的吸氧特性反应了有关煤自热的某些特性, 煤吸氧特性参量主要有: 吸附氧量、吸附环境温度和吸附过程参量。

经过大量的试验研究表明, 煤在低温常压下对氧的吸附符合刚格谬尔(Langmuir)提出的吸附规律, 在实验中应满足下述条件: ①固体表面是均匀的, 也即对某一单组份的煤粒能够认为其表面是均匀的, 因此将每个组份颗粒的Langmuir吸附值叠加, 可使煤的Langmuir吸附从总体上符合Langmuir吸附规律;②被吸附分子问没有相互作用力; ③吸附为单分子层吸附; ④在一定条件下, 吸附与脱附之间能够建立动态平衡。

从而能够按单分子层吸附理论推导出的Langmuir吸附方程计算吸附量。

第1篇一、实验目的1. 了解煤炭燃点的概念和测定方法。

2. 掌握煤炭燃点测定的实验原理和操作步骤。

3. 学会使用煤炭燃点测定仪，提高实验技能。

4. 分析煤炭燃点与煤炭质量之间的关系。

二、实验原理煤炭燃点是指煤炭在空气中加热至能够自燃的最低温度。

煤炭燃点的高低反映了煤炭的热稳定性和燃烧性能。

本实验采用快速空气加热法测定煤炭燃点，即利用煤炭燃点测定仪，通过快速加热煤炭，使其在空气中达到自燃的温度。

三、实验仪器与材料1. 煤炭燃点测定仪2. 煤炭样品3. 电子天平4. 秒表5. 烧杯6. 滤纸7. 酒精灯8. 铁夹9. 火柴四、实验步骤1. 准备工作：（1）将煤炭样品研磨成粉末，过筛，取适量样品放入烧杯中。

（2）用电子天平称取煤炭样品的质量，记录数据。

（3）将煤炭样品均匀地撒在滤纸上，铺平。

2. 测定燃点：（1）将煤炭燃点测定仪预热至设定温度。

（2）用铁夹夹住滤纸，将煤炭样品放置在铁夹上。

（3）开启煤炭燃点测定仪，开始加热煤炭样品。

（4）观察煤炭样品的变化，记录煤炭样品开始自燃的时间。

3. 数据处理：（1）计算煤炭燃点：燃点 = 自燃时间（s）× 加热速度（℃/s）。

（2）重复实验3次，取平均值作为最终结果。

五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）煤炭样品的质量：5.0g。

（2）煤炭燃点测定结果：第一次：580℃第二次：590℃第三次：570℃平均燃点：580℃2. 分析：（1）煤炭样品的燃点较高，说明其热稳定性较好，燃烧性能较好。

（2）实验结果重复性较好，说明实验操作规范，数据可靠。

六、实验讨论1. 影响煤炭燃点的因素：（1）煤炭种类：不同种类的煤炭燃点不同，与煤炭的化学成分有关。

（2）煤炭质量：煤炭质量越好，燃点越高。

（3）实验操作：实验操作不规范会导致测定结果不准确。

2. 提高实验精度的方法：（1）选用高质量的煤炭样品。

（2）严格控制实验操作，确保实验条件一致。

（3）重复实验，取平均值作为最终结果。